Høyhastighets fotodetektorer introduseres avInGaAs fotodetektorer
Høyhastighets fotodetektorerinnen optisk kommunikasjon inkluderer hovedsakelig III-V InGaAs fotodetektorer og IV full Si og Ge/Si fotodetektorer. Førstnevnte er en tradisjonell nær infrarød detektor, som har vært dominerende i lang tid, mens sistnevnte er avhengig av optisk silisiumteknologi for å bli en stigende stjerne, og er et hot spot innen internasjonal optoelektronikkforskning de siste årene. I tillegg utvikler nye detektorer basert på perovskitt, organiske og todimensjonale materialer raskt på grunn av fordelene med enkel prosessering, god fleksibilitet og avstembare egenskaper. Det er betydelige forskjeller mellom disse nye detektorene og tradisjonelle uorganiske fotodetektorer i materialegenskaper og produksjonsprosesser. Perovskittdetektorer har utmerkede lysabsorpsjonsegenskaper og effektiv ladningstransportkapasitet, detektorer for organiske materialer er mye brukt for sine lave kostnader og fleksible elektroner, og todimensjonale materialdetektorer har tiltrukket seg mye oppmerksomhet på grunn av deres unike fysiske egenskaper og høye bærermobilitet. Sammenlignet med InGaAs- og Si/Ge-detektorer må imidlertid de nye detektorene fortsatt forbedres når det gjelder langsiktig stabilitet, produksjonsmodenhet og integrasjon.
InGaAs er et av de ideelle materialene for å realisere fotodetektorer med høy hastighet og høy respons. For det første er InGaAs et direkte båndgap-halvledermateriale, og dets båndgapbredde kan reguleres av forholdet mellom In og Ga for å oppnå deteksjon av optiske signaler med forskjellige bølgelengder. Blant dem er In0.53Ga0.47As perfekt matchet med substratgitteret til InP, og har en stor lysabsorpsjonskoeffisient i det optiske kommunikasjonsbåndet, som er det mest brukte i fremstillingen avfotodetektorer, og den mørke strømmen og responsytelsen er også best. For det andre har InGaAs og InP-materialer begge høy elektrondrifthastighet, og deres mettede elektrondrifthastighet er omtrent 1 × 107 cm/s. Samtidig har InGaAs- og InP-materialer elektronhastighetsoverskridelse under spesifikt elektrisk felt. Overskytingshastigheten kan deles inn i 4× 107cm/s og 6×107cm/s, noe som bidrar til å realisere en større transportør tidsbegrenset båndbredde. For tiden er InGaAs fotodetektor den mest vanlige fotodetektoren for optisk kommunikasjon, og koblingsmetoden for overflateinsidens brukes mest i markedet, og 25 Gbaud/s og 56 Gbaud/s overflateinsidensdetektorproduktene er realisert. Det er også utviklet detektorer for mindre størrelse, tilbakefall og stor båndbredde, som hovedsakelig er egnet for bruk med høy hastighet og høy metning. Imidlertid er overflateinnfallssonden begrenset av koblingsmodusen og er vanskelig å integrere med andre optoelektroniske enheter. Derfor, med forbedringen av optoelektroniske integrasjonskrav, har bølgelederkoblede InGaAs-fotodetektorer med utmerket ytelse og egnet for integrasjon gradvis blitt fokus for forskning, blant annet de kommersielle 70 GHz- og 110 GHz InGaAs-fotoprobemodulene bruker nesten alle bølgelederkoblede strukturer. I henhold til de forskjellige substratmaterialene kan bølgelederkoblingen InGaAs fotoelektrisk sonde deles inn i to kategorier: InP og Si. Det epitaksiale materialet på InP-substratet har høy kvalitet og er mer egnet for klargjøring av høyytelsesenheter. Imidlertid fører forskjellige uoverensstemmelser mellom III-V-materialer, InGaAs-materialer og Si-substrater dyrket eller bundet på Si-substrater til relativt dårlig materiale- eller grensesnittkvalitet, og ytelsen til enheten har fortsatt et stort rom for forbedring.
Innleggstid: 31. desember 2024